本發(fā)明屬于介孔材料，尤其涉及一種二次鋁灰殘?jiān)苽浣榭撞牧系姆椒ā?/p>

背景技術(shù)：

1、二次鋁灰是在一次鋁灰提取金屬鋁后產(chǎn)生的廢棄物，或者是在鋁精煉過程中產(chǎn)生的含鋁廢渣。一次鋁灰通常是通過電解氧化鋁生產(chǎn)原鋁過程中產(chǎn)生的浮渣，顏色為白色，稱為白灰；而二次鋁灰則是從一次鋁灰中提取金屬鋁后的剩余物，顏色為黑色，稱為黑灰。

2、二次鋁灰主要由金屬鋁、氧化鋁、氮化鋁、鐵、硅、鎂氧化物以及鉀、鈉、鈣、鎂的氯化物和氟化物等組成。其化學(xué)成分包括10％-30％的金屬鋁、20％-40％的氧化鋁、7％-15％的鐵硅鎂氧化物和15％～30％的鉀鈉鈣鎂氯化物及微量的氟化物。二次鋁灰應(yīng)用領(lǐng)域主要包括水泥制造、陶瓷、建材、耐火材料、鋁制品制造、冶金冶煉和防腐材料。

3、二次鋁灰的處理方法主要包括填埋、焙燒和回收利用。填埋和焙燒方法對環(huán)境有較大污染，且不能實(shí)現(xiàn)資源的再生利用。因此，回收利用成為主流處理方法?；厥绽玫姆椒òㄎ锢矸椒?、化學(xué)方法和生物方法等，其中回收二次鋁灰中的鋁元素后會(huì)產(chǎn)生大量的固廢-二次鋁灰殘灰，無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，為了實(shí)現(xiàn)二次鋁灰的無害化、資源化利用，同時(shí)制得綜合性能優(yōu)異的介孔材料，本發(fā)明提供了一種二次鋁灰殘?jiān)苽浣榭撞牧系姆椒?，首先對二次鋁灰進(jìn)行處理，脫鹽、脫鐵、脫鋁，獲得二次鋁灰殘?jiān)?；然后與擴(kuò)孔劑、溶劑、堿源混合反應(yīng)后高溫焙燒，得到介孔材料。本發(fā)明的介孔材料在有色污水中表現(xiàn)出良好的脫色性能。

2、在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種二次鋁灰殘?jiān)苽浣榭撞牧系姆椒?，包括以下步驟：

3、(1)將二次鋁灰和水混合、過濾、干燥，制得脫鹽鋁灰；

4、(2)使用物理方法脫除所述脫鹽鋁灰中的鐵，制得脫鐵脫鹽鋁灰；

5、(3)通過物理化學(xué)復(fù)合法脫除所述脫鐵脫鹽鋁灰中的鋁元素，獲得灰渣；

6、(4)將所述灰渣依次經(jīng)過過濾、干燥，制得二次鋁灰殘?jiān)?/p>

7、(5)將所述二次鋁灰殘?jiān)?、擴(kuò)孔劑、溶劑和堿源混合，進(jìn)行反應(yīng)，得到介孔前驅(qū)體；

8、(6)將所述介孔前驅(qū)體進(jìn)行焙燒，制得介孔材料。

9、在一些實(shí)施方式中，步驟(1)中，所述二次鋁灰和水的質(zhì)量比為(1-50):100，混合攪拌速度為500-2000rpm，攪拌溫度為60-150℃，攪拌時(shí)間為10-720min，水洗次數(shù)：1-3次，干燥溫度為100-120℃，干燥時(shí)間為1-48h。

10、在一些實(shí)施方式中，步驟(2)中，所述物理方法是磁性分離法，磁場強(qiáng)度0.1-0.3t。

11、在一些實(shí)施方式中，步驟(3)中，所述物理化學(xué)復(fù)合法選自于堿法、酸法、高溫焙燒法中的至少一種。

12、其中，所述堿法為將所述脫鐵脫鹽鋁灰與堿溶液混合，攪拌后過濾、干燥，得到灰渣。進(jìn)一步地，所述堿包括氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫、氫氧化鈁、氫氧化鈣、氫氧化鍶、氫氧化鋇、氫氧化鐳、氫氧化亞鉈和膽堿中的至少一種；所述堿溶液的濃度為10％-60％，所述脫鐵脫鹽鋁灰與堿溶液中的堿的質(zhì)量比為(1-100):10，混合攪拌速度為500-2000rpm，攪拌時(shí)間為10-120min。

13、所述酸法為將所述脫鐵脫鹽鋁灰與酸溶液混合，攪拌后過濾、干燥，得到灰渣。進(jìn)一步地，所述酸包括硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、高氯酸、氫溴酸和氫碘酸中的至少一種；所述酸溶液的濃度為10％-60％，所述脫鐵脫鹽鋁灰與酸溶液中的酸的質(zhì)量比為(1-100):10，混合攪拌速度為500-2000rpm，攪拌時(shí)間為10-120min。

14、所述高溫焙燒法為將所述脫鐵脫鹽鋁灰與助劑混合，在高溫下焙燒，得到灰渣。進(jìn)一步地，所述助劑包括碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鉀和氫氧化鉀中的至少一種；所述脫鐵脫鹽鋁灰與助劑的質(zhì)量比為(1-100):10，焙燒溫度為900-1200℃，焙燒時(shí)間為50-240min。

15、在一些實(shí)施方式中，步驟(4)中，所述過濾包括重力過濾(靜置沉降)、常壓過濾(使用濾紙或?yàn)V布)和離心過濾中的至少一種。干燥溫度為100-120℃，干燥時(shí)間為60-240min。

16、在一些實(shí)施方式中，步驟(5)中，所述二次鋁灰殘?jiān)?、擴(kuò)孔劑、溶劑和堿源的質(zhì)量比為(1-50):(1-30):100:(1-20)，其中，所述擴(kuò)孔劑包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三乙氨基硅烷、乙烯基三(甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰基硅烷、三乙烯基三氯硅烷、[三-[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]和γ-氯代丙基三甲氧基硅烷中的至少一種；所述溶劑包括甲醇、乙醇、甲苯、苯、水、乙二醇、丙酮中的至少一種；所述堿源包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨水、碳酸氫銨、氫氧化鈉中的至少一種。

17、在一些實(shí)施方式中，步驟(5)中，所述反應(yīng)為在密閉環(huán)境下攪拌進(jìn)行，攪拌速度為500-1000rpm，反應(yīng)溫度為60-180℃，攪拌時(shí)間為60-1200min。

18、在一些實(shí)施方式中，步驟(6)中，焙燒溫度為500-900℃，焙燒時(shí)間為60-120min。

19、在第二方面，本發(fā)明提供由上述方法制備獲得的介孔材料。

20、在一些實(shí)施方式中，所述介孔材料比表面積為100-300m2/g，平均孔徑為2-10nm。

21、介孔材料在有色污水中表現(xiàn)出良好的脫色性能。因此，在第三方面，本發(fā)明提供所述介孔材料在凈化染色污水中的應(yīng)用。

22、與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明中提供一種二次鋁灰殘?jiān)苽浣榭撞牧系姆椒?，其中主要原料是對二次鋁灰處理后得到的二次鋁灰殘?jiān)?jīng)過物理和化學(xué)方法制備介孔材料，其比表面積為100-300m2/g，平均孔徑為2-10nm，同時(shí)介孔材料在有色污水中表現(xiàn)出良好的脫色性能。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了固廢的資源化利用，降低環(huán)境污染，具有成本低、工藝簡單、易于產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種二次鋁灰殘?jiān)苽浣榭撞牧系姆椒ǎㄒ韵虏襟E：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟（1）中，所述二次鋁灰和水的質(zhì)量比為(1-50):100，混合攪拌速度為500-2000?rpm，攪拌溫度為60-150℃，攪拌時(shí)間為10-720min，水洗次數(shù)：1-3次，干燥溫度為100-120℃，干燥時(shí)間為1-48h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟（2）中，所述物理方法是磁性分離法，磁場強(qiáng)度0.1-0.3t。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟（3）中，所述物理化學(xué)復(fù)合法選自于堿法、酸法、高溫焙燒法中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，滿足以下任一項(xiàng)：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟（4）中，所述過濾包括重力過濾、常壓過濾和離心過濾中的至少一種；干燥溫度為100-120℃，干燥時(shí)間為60-240min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟（5）中，所述二次鋁灰殘?jiān)?、擴(kuò)孔劑、溶劑和堿源的質(zhì)量比為(1-50):(1-30):100:(1-20)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟（6）中，焙燒溫度為500-900℃，焙燒時(shí)間為60-120min。

9.由權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法制備獲得的介孔材料，其中，所述介孔材料比表面積為100-300?m2/g，平均孔徑為2-10nm。

10.權(quán)利要求9所述的介孔材料在凈化染色污水中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種二次鋁灰殘?jiān)苽浣榭撞牧系姆椒?，二次鋁灰需要依次經(jīng)過以下步驟：脫鹽、脫鐵、脫鋁、水洗過濾，獲得二次鋁灰殘?jiān)?，然后與擴(kuò)孔劑、溶劑、堿源混合反應(yīng)后高溫焙燒，最后制得介孔材料，所述介孔材料比表面積為100?300?m2/g，平均孔徑為2?10nm，在有色污水中表現(xiàn)出良好的脫色性能。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了二次鋁灰殘?jiān)臒o害化、資源化利用，同時(shí)制得的介孔材料綜合性能優(yōu)異，具有成本低、工藝簡單、易于產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：吳懿波,劉建華,陳樹磊,王磊,焦俊杰,姜云鵬,劉曉俠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南栩源環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8